Processo de Forno a Arco Submerso (SAF)

O Processo de Forno de Arco Submerso (SAF)

O processo de forno de arco submerso opera através da adição intermitente de matérias-primas no forno usando um sistema de alimentação. Uma máquina de estocagem garante que a camada de material permaneça no nível apropriado. A liga fundida é periodicamente retirada do forno, fluindo para panelas ou outros recipientes antes de ser transportada para moldes para fundição. O produto final toma forma após o resfriamento. A escória de ferro é descarregada intermitentemente através de um orifício de sangria de escória dedicado.

Equipamento Principal do Forno de Arco Submerso

O sistema SAF compreende vários componentes principais:

Corpo e Revestimento do Forno
Tampa do Forno
Rede Curta
Sistema de Resfriamento a Água
Sistema de Exaustão de Gases e Despoeiramento
Sistema de Tratamento de Calor Residual
Concha do Eletrodo
Sistema de Sustentação, Deslizamento e Elevação do Eletrodo
Sistema de Carga e Descarga
Sistema de Controle
Dispositivo de Perfuração
Sistema Hidráulico
Transformador SAF e Equipamentos Elétricos Associados

Corpo do Forno

O corpo do forno consiste em uma concha de aço e um revestimento refratário:

Concha do Forno‌: Construída a partir de uma placa inferior, placas laterais, aros de reforço e placas de nervura. Normalmente apresenta um design circular com placas laterais de aço espessas suportadas por uma estrutura de aço canalizado ancorada em concreto.
Revestimento‌: Feito de refratários de alta alumina, magnésia e carbono. Tijolos e materiais de magnésia de primeira qualidade são usados ​​perto do orifício de sangria, muitas vezes combinados com outros refratários, como tijolos de sílica carbonosa.
Requisitos da Concha‌: Deve ter resistência suficiente para suportar a expansão térmica severa do revestimento, acomodar ciclos de aquecimento e resfriamento e ser eficiente em termos de material e fabricável. A concha inclui um orifício de sangria integrado.
Tampa do Forno

A tampa em fornos selados é construída com tijolos e materiais refratários, usando vigas de aço refrigeradas a água como esqueleto. Possui três portas de eletrodo para os porta-eletrodos, que são isolados da tampa. Soquetes de medição de temperatura com tubos de proteção são instalados na alvenaria refratária para monitorar a temperatura da atmosfera do forno sob a tampa.

Coifa de Fumos

A coifa veda a boca do forno, contém calor radiante e captura os gases de combustão gerados durante a fusão, melhorando o ambiente de trabalho. É uma estrutura de aço soldada (frequentemente hexagonal) composta por placas de cobertura, paredes laterais, portas e um esqueleto de suporte que fica na plataforma de operação.

Tubo de Saída de Gás de Combustão

Este sistema cria pressão negativa dentro da coifa (por meio de tiragem natural ou um ventilador) para extrair fumaça. Cada forno normalmente tem duas chaminés, construídas a partir de chapas e perfis de aço. Um conjunto de chaminé inclui uma seção inferior refrigerada a água assentada na coifa, uma seção de tubo de conexão que leva para fora e uma válvula de sino (operada por um cilindro hidráulico) para abrir/fechar a chaminé. Quando fechados, os gases são direcionados para o sistema de despoeiramento.

Porta-Eletrodo

Este é um componente SAF essencial, composto por:

Dispositivo Condutor‌: Tradicionalmente inclui anéis coletores (para distribuição e equalização de corrente), tubos de cobre condutores e telhas de cobre (fundidos de cobre vermelho refrigerados a água). As telhas de cobre transmitem corrente para o eletrodo.
Dispositivo de Sustentação‌: Aplica pressão por meio de telhas de cobre na concha do eletrodo.
Dispositivos de Deslizamento e Elevação‌: Usados ​​para ajuste e posicionamento do comprimento do eletrodo.
Cilindro de Sustentação‌: Também chamado de cilindro externo do eletrodo, ele suspende o porta-eletrodo e o eletrodo, permitindo o movimento vertical.
Concha do Eletrodo‌: Contém a pasta do eletrodo, que sinteriza para formar o eletrodo consumível.

A pressão de contato da telha de cobre com o eletrodo é normalmente 0,05–0,15 MPa. A zona de sinterização do eletrodo é uma área crítica para a resistência.

Dispositivo de Elevação do Eletrodo

Este dispositivo ajusta o comprimento do arco do eletrodo para controlar a resistência e a corrente do circuito. A velocidade de elevação varia com a potência do forno e o diâmetro do eletrodo (por exemplo, 0,2–0,5 m/min para diâmetros >1m). O curso de elevação típico é de 2,1–2,6 metros.

Sistema de Rede Curta

A rede curta transmite energia de baixa tensão e alta corrente do transformador para os eletrodos. Seu projeto é crucial para a eficiência elétrica e para minimizar o consumo de metais não ferrosos. Os principais requisitos são:

Capacidade de condução de corrente adequada.
Resistência minimizada.
Reatância indutiva baixa.
Isolamento e resistência mecânica suficientes.
Compensação de Rede Curta

A rede curta contribui com aproximadamente 70% da reatância do sistema, resultando em um baixo fator de potência natural (frequentemente 0,7–0,8). Isso reduz a eficiência do transformador, desperdiça energia e pode incorrer em penalidades de utilidade. A implementação da compensação (correção do fator de potência e balanceamento de fase) é um meio eficaz de reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência da fusão.

Sistema de Alimentação de Alta Tensão

Este sistema inclui isoladores de alta tensão, transformadores de tensão/corrente e disjuntores a vácuo. Garante a entrega confiável de energia ao forno, mantendo a segurança e o controle operacional.

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